THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI.

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN

GANG VẠN LỢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Nghành : ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Hải phòng - 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY LUYỆN

GANG VẠN LỢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Nghành: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

-o0o -

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên : Lê Đình Thao Mã sinh viên: 100333

Lớp: ĐC1001 Nghành : Điện tự động công nghiệp Tên đề tài : Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện gang Vạn Lợi

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

1 Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ

đề tài tốt nghiệp ( về lý luận , thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ)

2 Các số liệu cần thết để thiết kế , tính toán

3 Địa điểm thực tập : Công ty nhiệt điện Uông Bí

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TÔT NGHIỆP

Người hướng dẫn thứ nhất :

Họ và tên : Nguyễn Đoàn Phong

Học hàm , học vị : Thạc sĩ

Cơ quan công tác : Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng

Nội dung hướng dẫn : Toàn bộ đề tài

Đề tài được giao ngày 01 tháng 08 năm 2010

Yêu cầu phải nộp trước ngày 23 tháng 10 năm 2010

Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N

Sinh viên Cán bộ hướng dẫn Đ.T.T

Lê Đình Thao Th.S: Nguyễn Đoàn Phong

Hải phòng, ngày… tháng… năm 2010

HIỆU TRƯỞNG

GS.TS.NGƯT: Trần Hữu Nghị

3 Cho điểm của cán bộ hướng dẫn:

(Điểm ghi bằng số và chữ )

Ngày… tháng….năm 2010 Cán bộ hướng dẫn chính

(Họ tên và chữ kí)

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI

TỐT NGHIỆP

1 Đành giá chất lượng của Đ.T.T.N về các mặt thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối

ưu, cách tinh toán chất lượng thuyết minh các bản vẽ giá trị lí luận thực tiễn của đề tài:

2 Cho điểm của cán bộ chấm phản biện:

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày…… tháng……năm 2010

Người chấm phản biện

LỜI CẢM ƠN

Trong khoảng thời gian học tập, rèn luyện dưới mái trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng, được sự quan tâm, dìu dắt , giúp đỡ của các thầy cô giáo Đến nay em đã được nhận đề tài tốt nghiệp Đây là bước tiến giúp em hệ thống lại những kiến thức đã học được và cũng là cơ họi để em có thể mở mang them những phần kiến thức chưa nắm vững Những bài giảng, những kiến thức mà thầy cô truyền đạt đã giúp em rất nhiều trong quá trình hoàn thiện đề tài tốt nghiệp của mình.Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn điện tự động công nghiệp cùng tất cả các thầy cô giáo tham gia giảng dạy đặc biệt là thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Đoàn Phong đã quan tâm, giúp đỡ em hoàn thiện đề tài đúng tiến độ , kế hoạch mà nhà trường giao cho

Em xin chân thành cảm ơn!

Hải phòng, ngày ….tháng 10 năm 2010

Sinh viên

Lê Đình Thao

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU……… 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI……….2

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI….2 1.2 CÔNG TY CỔ PHÀN LUYỆN GANG VẠN LỢI………2

1.2.1 Cơ cấu tổ chức của nhà máy luyện gang Vạn Lợi……… 2

1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY……… 4

1.3.1 Khái niệm chung về công nghệ luyện kim……… 4

1.3.2 Phân tích quá trình công nghệ……… 5

1.3.2.1 Hệ thống băng tải boong ke chứa nguyên liệu……… 5

1.3.2.2 Hệ thống nạo liệu……… 5

1.3.2.3 Bộ phận lò cao……… 6

1.4 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG NHÀ MÁY VÀ BẢNG THỐNG KÊ PHỤ TẢI……… 8

1.4.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy – thống kê phụ tải……… 8

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI………12

2.1 GIỚI THIỆU PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY………… 12

2.1.1 Các đặc điểm của phụ tải điện……… 12

2.1.2 Các yêu cầu về cung cấp điện……… 12

2.2.Các phương pháp xác định phụ tải tính toán cho nhà máy…… 12

2.2.1 Cơ sơ lý luận……… 12

2.2.2 Khái niệm về phụ tait tính toán……… 13

2.2.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán ưu nhược điểm của các phương pháp……… 13

2.2.3.1 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích……… 14

2.2.3.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm……… 15

2.2.3.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu……… 17

2.2.3.4 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại……… 19

2.2.3.5 Xác định phụ tải trong tương lai của nhà máy……… 22

2.2.4 Phân nhóm phụ tải và xác địnhphụ tải tính toán của các khu vực và của toàn nhà máy……… 23

2.2.4.1 Xác địnhphụ tải tính toán của khu vực thêu kết………… 23

2.2.4.4.Xác định phụ tải tính toán của khu vực lò cao……… 35

2.2.5 Xác định biểu đồ phụ tải và tâm phụ tải ……… 43

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI………

47 3.1.ĐẶT VẤN ĐỀ……… 47

3.2 PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÁC TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG……… 57

3.3 THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN…… 68

3.3.3 Tính toán ngắn mạch……… 71

3.3.3 Lựa chọn thiết bị điện bà kiểm tra các thiết bị điện……… 77

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO NHÀ MÁY……… 88

4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ……… 88

4.2 LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG………… 88

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT……… 125

5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ……… 125

5.2 CHỌN THIẾT BỊ BÙ VÀ VỊ TRÍ ĐẶT……… 126

5.3 XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ……… 126

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO KHU VỰC THÊU KẾT……… 132

6.1 ĐẶT VẤN ĐỀ……… 132

6.2 LỰA CHỌN SỐ LƯỢNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐỀN CHIẾU SÁNG……… 132

6.3 THIẾT MẠNG ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUNG……… 135

KẾT LUẬN:……… 138

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 139

LỜI NÓI ĐẦU

Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước hiện nay, điện năng giữ một vai trò vô cùng quan trọng và cần thiết.Điện năng là năng lượng chính của của các nghành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các khu công nghiệp và dân cư Vì lý do đó khi lập các kế hoạch phát kinh tế xã hội thì kế hoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng trước mắt và trong tương lai Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay nước ta đang trong tiến trình công nghiệp hóa, việc xây dụng

mở mang các nhà máy là rất lớn ,vì vậy việc thiết kế cấp điện cho các nhà máy là một vấn đề vô cùng quan trọng

Đề tài : “ Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy luyện gang Vạn Lợi” do thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Đoàn Phong hướng dẫn là một đề tài khá lí thú để tác giả đi sâu tìm hiểu về hệ thống cung cấp điện cho một nhà máy luyện gang

Đề tài gồm những nội dung sau:

Chương 1: Giới thiệu chung về nhà máy luyện gang Vạn Lợi

Chương 2 : Xác định phụ tải tính toán

Chương 3 : Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy

Chương 4: Thiết kế mạng điện hạ áp của nhà máy

Chương 5: Tính toán bù công suất, nâng cao hệ hệ số công suất

Chương 6: Thiết kế chiếu sáng

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LUYỆN GANG VẠN LỢI

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY LUỲÊN GANG VẠN LỢI

Tập đoàn thép Vạn Lợi phát triển khởi nguồn là Công ty TNHH Vạn Lợi thành lập theo giấy phép số: 00901/GP-UB ngày 21/3/1994 (thay cho quyết định số: 2511/ QD-UB ngày 5/7/1993) của UBND thành phố Hà Nội Đăng kí kinh doanh số: 044919 ngày 8/7/1993 do trọng tài kinh tế Hà Nội cấp, nay là Sở kế hoạch và đầu tư Hà Nội Trụ sở chính tại số: 62 đường Yên Phụ , quận Ba Đình thành phố Hà Nội

1.2 CÔNG TY CỔ PHẦN LUYỆNG GANG VẠN LỢI (NM LUYỆN GANG LỎNG)

Trụ sở chính: Xã An Hồng , huyện An Dương , TP Hải Phòng

Điện thoại: 0313-594286

Fax: 0313-594287

Giám đốc: Nguyễn Văn Thực

Năm sinh ; 1954

Chức năng và nhiệm vụ của công ty:

Quản lý và điều hành SXKD nhà máy luyện gang lỏng và gang thỏi công suất 500.000 tấn / năm

1.2.1 Cơ cấu tổ chức của nhà máy luyện gang Vạn Lợi

 Nhà máy được chia ra làm 5 khu vực sản xuất đó là :

1 Nhà hành chính : có nhiệm vụ tổ chức , quản lý sản xuất và kinh doanh

2 Phân xưởng lò cao: đây là phân xưởng sản xuất chính, sản phẩm gang lỏng

3 Phân xương đúc: là nơi gang lỏng được đúc thành gang lỏng

4 Phân xưởng thêu kết : có nhiệm vụ sàng lọc và thiêu kết quặng

5 Phân xưởng cơ điện: có nhiệm vụ sửa chữa , bảo dưỡng các thiết bị và khí cụ điện

Nhà máy luyện gang Vạn Lợi hoạt động như một đợn vị độc lập , với một bộ máy quản lý theo hình thức trực tuyến tham mưu với mô hình quản lý được biểu diễn trên hình 1.1

Hình 1.1.Cơ cấu tổ chức của nhà máy luyện gang Vạn Lợi

Trên cùng là công ty lãnh đạo vĩ mô toàn nhà máy Trong nhà máy đứng đầu là giám đốc với vai trò lãnh đạo chung toàn nhà máy, là đại diện pháp nhân của nhà máy và chịu trách nhiệm về toàn bộ kết quả sản xuất kinh của nhà máy

Công ty

Giám đốc

P Giám đốc kinh doanh

P.Giám kỹ thuật

Phân xưởng

Phòng vật tư

Phòng

kỹ thuật

Phòng kinh doanh

Dưới giám đốc phụ trách hai mảng đó là hai phó giám đốc phụ trach hai mảng đó là kĩ thuật và kinh doanh Có trách nhiệm tham mưu cho giám đốc và trực tiếp giúp giám đốc chỉ đạo sản xuất

Các phòng ban:

Phòng kỹ thuật : là hệ thống tham mưu thiết kế, sửa chữa , bảo dưỡng, thay thế các thiết bị của nhà máy Đảm bảo cho quá trình sản là lien tục

Phòng kế hoạch: có nhiệm vụ giao dịch , tiếp thị sản phẩm ,lập

kế hoạch sản xuất kinh doanh của toàn nhà máy Phòng kế toán tài chính : chức năng thu , chi lập chứng từ hoá đơn

Phòng tổ chức : có nhiệm vụ quản lý nhân sự của công ty Phân công sản xuất , bố trí nhân sự

Phòng vật tư : với chức năng là tìm nguồn vật tư cho nhà máy Nhập nguyên vật liệu cung cấp cho phân xưởng cán, chịu trách nhiệm về giá thành của nguyên nhiên vật liệu

1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY LUYỆN GANG

1.3.1 Khái niệm chung về công nghệ luyện kim

Công nghệ luyện kim (luyện kim đen và luyện kim màu ) là tổ hợp của nhiều nghành kĩ thuật với nhiều công đoạn phức tạp Có thể khái quát một số nghành kỹ thuật liên quan như: kĩ thuật khai thác mỏ , cơ khí, điện - điện tử , công nghệ tự động hoá, công nghệ nhiệt luyệt …Nói chung những thành tựucủa cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật đã làm thay đổi cả về luợng và chất của nghành luyện kim hiện đại so với quá khứ

Sơ đồ của lưu trình công nghệ nhà máy luyện gang Vạn Lợi được thể

hiện trên hình1.2.Từ hình 1.2 ta thấy quá trình công nghệ nhà máy luyện gang Vạn Lợi chia ra làm ba công đoạn chính :

Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu Công đoạn nạp liệu

Công đoạn luyện hoàn nguyên sắt trong lò cao

1.3.2 Phân tích quá trình công nghệ

 1.3.2.1 Hệ thống băng tải và boong ke chứa nguyên liệu

Nhà máy luyện gang Vạn Lợi nhận các nguyên liệu :quặng sắt ( gồm quặng sống và quặng thêu kết), than kôk ( từ nhà máy Kok hoá ) Các chất trợ dung như CaCO3, CaF2 đưa đến tập trung ở bãi nguyên kiệu Từ đây , các nguyên liệu này qua sự vận chuyển của các hệ thống băng tải (như các hệ thống băng tải quặng, băng tải than kok, băng tải trợ dung …) đến các phễu chứa ( còn gọi là boong ke) Ở hệ thống phễu chứa này có các van ,sang rung ,hệ thống băng tải vận chuyển để khi có lệnh điều khiển sẽ cung cấp quặng (quặng tạp ,quặng sống, quặng thêu kết ,kook…) vào hệ thống cân phối liệu để chuyển vào xe nạp liệu nạp vào lò cao riêng quặng tạp , do có khối lượng tương đối nhỏ so với quặng sắt và than kook cho nên được cân luôn từ

hệ thống phễu chứa nhờ băng tải vận chuyển vào Hệ thống các nguyên liệu này được phối trộn theo một tỷ lệ nhất định theo các tiêu chuẩn chất lượng gang luỵen ra như gang trắng hoặc gang xám với sai số không được vượt quá 5%

Bên cạnh việc nguyên liệu dung được ngay(quặng sống kok cục còn một bộ phận rất lớn(chiếm đến khoảng trên 80%sản lượng quặng) là quặng cám than cám được đưa qua bộ phận thiêu kết để tiến hành nung ở nhiệt độ cao , sẽ lien kết quặng cám lại với nhauthành tảng khối (nhiệt độ vừa đủ để quặng vụn dính kết với nhau chứ không đến mức nóng chảy Tảng quặng nàylại qua một

hệ thống búa đập và sang rung để lựa chọn các mẫu quặng phù hợp cho việc luyện trong lò cao để đưa vào hệ thống phễuchứa để nạp vào xe liệu

 1.3.2.2 Hệ thống nạp liệu:

Làm nhiệm vụ chọn tỷ lệ giữa các thành phần nguyên nhiên liệu, vân chuyển nguyên nhiên liệu từ các phễu chứa đưa vào lò cao để tiến hành nung luyện hoàn nguyên quặng Hệ thống này sử dụng các tín hiệu của các

bộ phận khác( như tín hiệu cảm biến trọng lượng của hệ thống phễu cân, các tín hiệu nhiệt độ trong lò, mức nguyên nhiên liệu trong lò thong qua thước liệu, các tín hiệu đóng mở của chuông lớn và chuông nhỏ, các tín hiệu công tắc hành trình )

để điều khiển quá trình nạp liệu vào lò theo các công htức luyện kim có sẵn

Bộ phận chính của bộ phận này là hệ thống phễu cân và xe nạp liệu Xe nạp liệu làm nhiệm vụ chủ yếu trong quá trình vận chuyển nguyên liệu vào lò, còn

hệ thống phễu cân chuẩn bị về mặt chính xác cho quá trình đổ nguyên nhiên liệu vào xe liệu Động cơ ctruyền động cho xe liệu là động cơ không đồng bộ

ba pha ro to dây quấn , điều chỉnh tốc độ bằng diện trở đưa vaìo mạch ro to

và hãm theo phương pháp tái sinh Hệ thống phễu cân xác định tỷ lệ khối lượng giữa các nguyên liệu và xác định khối lượng tổng của mẻ liệu Xe liệu

di chuyển được lên đỉnh lò nhờ hai thanh ray sắt nghiêng 45o so với mặt đất Khi xe lên thì động cơ làm việc ở chế độ động cơ Khi xe xuống thì động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh động cơ đảo chiều quay

Bộ phận lò cao có cấu trúc đặc thù của một lò luyện kim như có cấu tạo gồm đỉnh lò thân lò và đáy lò Lò có chiều cao trụng bình là 45m, dung tích chứa 230 m3 Nhiên liệu để duy trì trong lò là than kok, với kích thước phù hợp Trong một mẻ nấu luyện, nguyên nhiên liệu qua xe lò và nạp vào lò Qúa trình công nghệ phối hợp xe nạp liệu các van phễu chứa, chuông lớn , chuông nhỏ và các thước liệu một cách nhịp nhàng đáp ứng yêu cầu công nghệ Trong lò cao từ đỉnh lò đến chuông lớn là vùng sấy nguyên liệu trước khi vào vùng nung và vùng hoàn nguyên, để nguyên liệu trước khi rơi

xuống buồng đốt của lò có nhiệt độ khoảng 700 – 8000C Đồng thời với quá trình nhận nguyên nhiên liệu, hệ thống quạt gió áp lực thổi từ dưới lên ( gồm

ba động cơ quạt gió 3000 Kw) Tạo áp lực gió mạng để hỗn hợp nguyên nhiên liệu quặng +than kok +trợ dung lơ lửng ở trong không gian lò và cháy đến khi quặng và xỉ lò cháy lỏng liên kết với nhau thành giọt nặng có trọng lượng vượt quá áp lực quạt gió thì hỗn hợp giọt lỏng gang+xỉ sẽ rơi xuống đáy lò (tức vùng hoàn nguyên) Vì gang nặng hơn xỉ nên ở dưới Còn xỉ nhẹ hơn nên nổi lên trên và ở trong lò cao có hai lỗ: lỗ ra gang và lỗ ra xỉ Gang sau khi ra

lò được đổ vào xe bồn do đầu máy diezen kéo trở sang trạm đúc lien tục và tại đây tiến hành các quá trình đúc các chi tiết gang(bệ máy các chi tiết dùng gang…) hoặc đúc thành các khối kích thước vừa phải phục vụ cho quá trình luyện thép Còn xỉ được đưa đến bãi xỉ

1.4 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG NHÀ MÁY VÀ BẢNG THỐNG KÊ PHỤ TẢI

Nhà máy luyện gang Vạn Lợi được xây dựng trên một diện tích là 200 120m Trong diện tích của nhà máy được bố trí 5 khu vực và còn đang tiếp tục mở rộng quy mô với các khu đang được dự kiến xây dựng Các khu vực của nhà máy được bố trí như sau:

Nằm cạnh ngay cổng vào chính là khu vực nhà hành chinh với diện tích

là 160m2 Nằm cùng hang với khu vực nhà hành chính là bãi than cốc, quặng với diện tích là 800m2..Nằm ở phía bên trái cổng phụ một là khu vực lò cao với diện tích là 800 m2..Phía sau khu vực lò cao là khu vực đúc với diện tích

là 240m2.Nằm sau cùng là khu vực thêu kết với diện tích là 9600m2 Sơ đồ mặt bằng nhà máy được thể hiện trong hình 1.3

Nhà máy có một diện tích khá lớn, các phụ tải được thống kê

trong bảng 1.1 như sau:

Bảng 1.1 Bảng thống kê phụ tải và công suất đặt

7 Động cơ quạt gió nguội băng 6 90

8 Động cơ băng tải thêu kết 13 7,5

9 Động cơ băng tải thêu kết 20 3,5

10 Động cơ băng tải thêu kết 17 1,5

14 Động cơ rỡ bụi 12 3,5

7 Động cơ trạm bơm nước tuần

hoàn

16 Động cơ trạm bơm tuần hoàn 4 160

Khu vực nhà hành chính

3 Phòng bảo vệ 1 2,5

Bảng 1.2 Bảng phân bố diện tích toàn nhà máy

STT Tên phân xưởng Diện tích( m2 )

1:12.5 Hinh3.1 Sơ đồ mặt bằng nhà máy

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY LUYỆN

GANG VẠN LỢI

2.1 GIỚI THIỆU PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY

2.1.1 Các đặc điểm của phụ tải điện

Phụ tải điện trong nhà máy luyện gang Vạn Lợi được chia ra làm hai loại phụ tải:

Phụ tải động lực Phụ tải chiếu sáng Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sang thường làm việc ở chế độ dài hạn, điện

áp yêu cầu trực tiếp tới thiết bị là 380/ 220 V ở tần số công nghiệp f = 50Hz

2.1.2 Các yêu cầu về cung cấp điện

Các yêu cầu cung cấp điện phải dựa vào phạm vi và mức độ quan trọng của các thiết bị để từ đó vạch ra phương thức cung cấp điện cho từng thiết bị cũng như trong các phân xưởng của nhà máy Đánh giá tổng thể ta nhận thấy phụ tải của nhà máy chủ yếu là các động cơ có công suất từ trung bình tới lớn Mặt khác quá trình luyện gang là một quá trình đòi hỏi các yêu cầu khắt khe

về cả chất lượng lẫn vấn đề thẩm mỹ Vì vậy việc ngừng cung cấp sẽ gây ra một sự lãng phí rất lớn về kinh tế cũng như sức lao động , mặc dù không gây nguy hiểm cho tính mạng con người Do đó nhà máy được đánh giá là hộ tiêu thụ loại một,vì vậy vấn đề cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO NHÀ MÁY

2.2.1 Cơ sở lí luận

Dựa vào các thông số phụ tải của nhà máy luyện gang Vạn Lợi đã thu thập được, tiến hành xây dựng một phương án cung cấp điện cho nhà máy Phương án cung cấp điện nhằm mục đích thoả mãn các yêu cầu sau:

1 Đảm bảo chất lượng điện, tức là đảm bảo tần số và điện áp nằm trong phạm vi cho phép

2 Đảm bảo độ tin cậy , tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải

3 Thuận tiện trong vận hành lắp ráp sửa chữa

4 Có chỉ tiêu kinh tế hợp lí

2.2.2 Khái niệm về phụ tải tính toán( Phụ tải điện)

Phụ tải tính toán hay còn gọi là là phụ tải điện là phụ tải không có thực,

nó cần thiết cho việc lựa chọn trang thiết bị cung cấp điện (CCĐ) trong mọi trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ Phụ tải tính toán không phải là tổng công suất đặt của các thiết bị điện, việc sử dụng điện là không có quy luật Trong thực tế vận hành ở chế độ dài hạn người ta mong muốn phụ tải thực tế không gây ra những phát nóng ở các trang thiết bị của hệ thống CCĐ ( dây dẫn,máy biến áp, các thiết bị đóng cắt ) Ngoài ra ở chế độ ngắn hạn nó không gây ra các tác động đến các thiết bị bảo vệ ( ví dụ như ở các chế độ khởi động của các phụ tải thì cầu chì hoặc các thiết bị khác không được cắt ) Như vậy phụ tải tính toán thực chất là phụ tải giả thiết tương đương với phụ tải thực tế

về một vài phương diện nào đó Trong thực tế thiết kế người ta thường quan tâm tới hai yếu tố cơ bản do phụ tải gây ra đó là phát nóng và tổn thất, vì vậy tồn tại hai loại phụ tải tính toán cần xác định đó là phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng và phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất

Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tương đương với phụ tải thực tế biên thiên về hiệu quả nhiệt lớn nhất

Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất thường được gọi là phụ tải đỉnh nhọn hay là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong thời gian ngắn từ 1 đến 2 giây chúng chưa gây ra phát nón cho các trang thiết bị nhưng chúng lại gây ra các tổn thất và có thể là nhảy bảo vệ hay là đứt cầu chì Trong thực tế phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi khởi động động cơ hoặc đóng cắt các thiết

bị điện cơ khác

Để xác định đúng phụ tải tính toán là rất khó, nhưng ta có thể dùng các phương pháp gần đúng trong tính toán Có nhiều phương pháp như vậy người thiết kế phải can cứ vào các thông tin thu thập được trong các giai đoạn thiết

kế để lựa chon phương pháp thiết kế cho phù hợp, càng có nhiều thông tin thì việc lựa chọn các phương pháp càng chính xác

2.2.3 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán ưu nhược điểm của các phương pháp

 2.2.3.1 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị

diện tích ( F ) sản xuất

Thường dùng phương pháp này khi thông tin mà ta biết là diện tích F(

m2 ) của khu chế xuất và nghành công nghiệp (nặng hay nhẹ ) của khu chế xuất đó Mục đích là dự báo phụ tải để chuẩn bị nguồn ( như nhà máy điện , đường dây trên không , trạm biến áp)

Từ các thông tin trên ta xác định được phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất

Stt = s0 hay Ptt = p0 F ( 2.1 ) Trong đó :

s0 [ KVA / m2 ] : Suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất

p0 [KW / m2 ] : Suất phụ tải trên một đơn vị sản là 1m2

F [ m2 ] : Là diệntích có bổ trí các thíêt bị dùng điện

Để xác định p 0 ( s 0 ) ta dùng các công thức kinh nghiệm

Đối với các nghành công nghiệp nhẹ ( dệt may, giầy dép, bánh kẹo,…) ta lấy s0 = 100 200 KVA / m2

Đối với các nghành công nghiệp nặng ( cơ khí hoá chất , dầu khí.luyện kim ,xi măng …) ta lấy s0 = 300 400 KVA / m 2

Phương pháp này cho kết quả gần đúng.Nó được dung cho các phan xưởng có mật độ máy móc phân bố tương đối đều như là: phân xưởng dệt, sản xuất vòng bi , gia công cơ khí,… Nó được dung tính toán phụ tải chiếu sang

 2.2.3.2 Xác định phụ tải tính toántheo suất tiêu hao điện năng trên đơn vị sản phẩm

Nếu khu chế xuất đó là một xí nghiệp và biết được sản lượng trong một khoảng thời gian thì ta xác định được phụ tải tính toán cho khu chế xuất đó theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm và tổng sản lượng

Ptt = Pca = ( 2.2 )

Qtt = Ptt tg ( 2.3 )

Trong đó:

Mca : Số lượng sản phẩm sản xuất ra trong 1 ca

Tca : Thời gian của ca phụ tải lớn nhất, [ h ]

W0 : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ; KW/ h trên một đơn vị sản phẩm

Khi biết W0 và tổng sản phẩm trong cả năm M của phân xưởng hay xí nghiệp , phụ tải tính toán sẽ là:

Ptt = ( 2.5)

Tmax :thời gian sử dụng công suất lớn nhất, giờ [ h] Suất tiêu hao điện năngcủa từng dạng sản phẩm cho trong các tài liệu cẩm nang tra cứu Chú thích:

Tmax là thời gian nếu hệ thống cung cấp điện chỉ truyền tải công suất lớn nhất thì sẽ truyền tải đƣợc một lƣợng điện năng đúng bằng lƣợng điện năng truyền tải trong thực tế một năm

Ta có thể xác định đƣợc Tmax theo bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng xác định thời gian Tmax

Các xí nghiệp Nhỏ hơn 3000 h Trong khoảng từ

3000 5000h

Lớn hơn 5000h

Phương pháp này chỉ dùng khi các hột tiêu thụ có phụ tải không đổi, phụ tải tính bằng phụ tải trung bình hay hệ số đóng điện lấy bằng 1, hệ số phụ tải thay đổi chút ít

Chú ý : Hai phương pháp trên chỉ áp cho dự án trong giai đoạn khả thi

 2.2.3.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất dặt và hệ số nhu cầu ( k nc )

Thông tin mà ta biết được là diện tích nhà xưởng F ( m2 ) và công suất đặt (

Pd ) của các phân xưởng và phòng ban của nhà máy Mục đích là:

Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng Chọn biến áp cho phân xưởng

Chọn dây dẫn về phân xưởng Chọn cácthiếtbị đóng cắt cho phân xưởng Phụ tải tính toán của nhà máy được xác định theo công suất đặt, và hệ

số nhu cầu knc ( tra sổ tay trang 254 – PL I.3 – sách thiết kế cung cấp điện – Ngô Hồng Quảng- Vũ Văn Tẩm ) theo công thức sau:

Vì phân xưởng dùng đèn sợi đốt nên phụ tải phản kháng chiếu sang Qcs

= Pcs tg = 0 ( cos Nếu dùng đèn sợi đốt hoặc quạt thì ta có

(cos 0,8), nếu dung hai quạt (cos = 0,8), và một đến sợi đốt thì (cos = 1) thì ta lấy chung cos =0,9

Nếu hệ số cos của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức:

Trong đó:

Knc : Là hệ số nhu cầu

Pd : Là công suất đặt N: Là số động cơ

P0 ( W/m2): Suất phụ tải chiếu sang

Qdl ;Pdl : Là các phụ tải động lực của phân xưởng

Qcs;Pcs: Là các phụ chiếu sáng của phân xưởng

Từ đó ta có: Sttpx = (2.13) Vậy phụ tải tính toán của toàn nhà máy là

kdt - Là hệ số đồng thời ( 0.85 1 )

n – Là số phân xưởng, phòng ban Phương án này có ưu điểm tiện lợi dễ ứng dụng nên được sử dụngrộng rãi trong tính toán Phương pháp này có ưu điểm là kém chính xác bởi vì knc

tra trong bảng số liệu do vậy nó không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thi ết bị dẫn tới kết quả kém chính xác Phương pháp này thường dùng trong giai đoạn xây dựng nhà xưởng

 2.2.3.4 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình v à hệ

số cực đại

Thông tin mà ta biết được là khá chi tiết, bắt đầu thực hiện việc phân nhóm các thiết bị máy móc ( từ 8 máy một nhóm ) Sau đó ta xác định phụ tải tính toán của một nhóm n máy theo công suất trung bình và hệ số cực đại theo công thức sau:

Ptt = kmax Ptb = knax knc

Qtt =Ptt tg

Itt =Trong đó :

N : Là số máy trong một nhóm

Ptb: Công suất trung bình của một nhóm phụ tải trong ca máy có phụ tải lớn nhất( Ptb =ksd )

Pdm ( kw ): Là công suất định ức của máy do nhà chế tạo cho

Udm :điện áp định mức của lưới ( Udm = 380 V )

Ksd : Là hệ số sử dụng công suất hữu công của nhóm thiét bị

kmax: Là hệ số cực đại công suất hữu công của nhóm thiết bị (hệ số này được xác định theo hệ số ksd và số thiết bị điện dung điện hiệu quả)

nhq là số thiết bị dùng điện hiệu quả, là số thiết bị có cùng công suất định mức và chế độ làm việc nhu nhau và tạo tạo nên phụ tải tính toán bằng phụ tải tiêu thụ thực bởi n thiết bị tiêu thụ trên

Phương pháp xác định nhq theo bảng hoặc đường cong cho trước Trình

tự thực hiện như sau:

Bước 1: Xác định n1 là số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nửa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất và ứng với n1 ta xác định được tổng công suất định mức

Bước 2: Xcá định số nvà tổng công suất định mức ứng với n :

Bước 3: Tìmg giá trị n* = ; p* = Bước 4: Tra bảng PL I.5 trang 255 sách thiết kế cung cấp điện – Ngô Hồng Quảng – Vũ Văn Tẩm, ta tim được

nhq*

Bước 5: Tính nhq =nhq*n Chú ý : Nếu trong nhóm phụ tải có một pha đấu vào Upha (220 V ) như quạt gió…ta phải quy đổi về ba pha như sau : Pqd =3 Pdm

Nếu trong nhómcó một phụ tải đấu vào Udây(380) như biến áp hàn…ta phải quy đổi về bap ha như sau: Pqd =

Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì ta phải quy đổi về chế độ dài hạn như sau: Pqd =Pdm

Trong đó k% là hệ số dóng điện phần trăm lấy theo thực tế Từ

đó tính được phụ tải tính toán của phan xưởng theo các công thức sau:

Pdl = kdt

Pcs =p0 ; Qdl =kdt

Qcs = Pcs tgCác phân xưởng của nhà máy tronh thực tế thường dung đèn sợi đốt nên Qcs = 0 Vậy ta tính được

Pttpx = Pdl + Pcs ; Qttpx= Qdl + Pcs

Qttpx =Qdl (do Qcs=0)

Spx =

I ; cosTrong đó :

n,m là số nhóm máy của phân xưởng

Kdt là hệ số đồng htời ,xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thới cực đại Có thể lấy tạm thời kdt như sau:

Kdt = 0,9 khi số phân xưởng n =2 4

Kdt = 0,8 0,85 khi số phan xưởng n =5 10 NX: Phương pháp này thường được dung để tính toán cho một nhóm thiết bị , cho các tủ động lực toàn bộ phân xưởng Nó cho một kết quả chính xác, nhưng phương pháp này đòi hỏi một lượng thông tin ầy đủ về phụ tải về chế độ làm việc của từng phụ tải , cốnguất dặt của từng phụ tải , số lượng các thiết bị trong nhóm (ksd, cos ,Pdm…)

 Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng ( điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất )

Các thiết bị trong nhóm có cùng chế độ làm việc ( điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và cung cấp điện sau này, ví dụ nếu nhóm thiết bị có

cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được

sd

k , k nc, cos ,… và nếu chúng lại có cùng công suất nữa thì số thiết bị điện hiệu quả sẽ đúng bằng số thiết bị thực tế vì vậy việc xác đinhj phụ tải cho các nhóm thiết bị này sẽ rất dễ dàng.)

Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất ( điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị cung cấp điện Ví dụ trong phân xưởng chỉ tồn tại một loại tủ động lực và như vậy thì nó sẽ kéo theo là các đường cáp cung cấp điện cho chúng cùng các trang thiết bị bảo vệ cũng sẽ được đồng loạt hóa, tạo điều kiện cho việc lắp đặt nhanh kể cả việc quản lý sửa chữa, thay thế và

dự trữ sau này rất thuận lợi…)

Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ ra của một tủ động lực cũng bị khống chế ( thông thường số lộ

ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8 ) Tất nhiên điều này cũng không có nghĩa là số thiết bị trong mỗi nhóm không nên quá 8 thiết bị Vì 1 lộ ra từ tủ động lực có thể chỉ đi đến 1 thiết bị, nhưng nó

có thể được kéo móc xích đến vài thiết bị ( nhất là khi các thiết bị đó có công suất nhỏ và không yêu cầu cao về độ tin cậy cung cấp điện ) Tuy nhiên khi số thiết bị của 1 nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hóa trong vận hành và làm giảm độ tin cậy cung cấp điện cho từng thiết bị

Ngoài ra các thiết bị đôi khi còn được nhóm lại theo các yêu cầu riêng của việc quản lý hành chính hoặc quản lý hoạch toán riêng biệt của từng

bộ phận trong phân xưởng

Trong tương lai dự kiến nhà máy sẽ được mở rộng nà thay thế, lắp đặt các máy móc hiện đại hơn

Công thức tính toán :

SNM(t) = SttNM (1+ t )

Với 0 < t < T

SNM : Là phụ tải tính toán của nhà máy sau khoảng thời gian t năm

SttNM: Là phụ tải tính toán của nhà máy ở thời điểm hoạt động

Là hệ số phát triển hàng năm của phụ tải cực đại ( 5.9595 0.0685) : Là thời gian dự kiến trong tương lai của nhà máy

2.2.4 Phân nhóm phụ tải và xác dịnh phụ tải tính toán của các khu vực

và của toàn nhà máy

 2.2.4.1 X ác định phụ tải tính toán của khu vực thêu kết

Căn cứ vào công suất và vào tính chất của phụ tải ta chia khu vực thêu kết thành8 nhóm nh ư sau:

STT Tên thiết bị Số lượng Công suất( Kw)

Nhóm 3

Nhóm 4

8 Động cơ băng tải thêu kết 13 7.5

Nhóm 5

Nhóm 6

10 Động cơ băng tải thêu kết 17 1.5

Bảng 2.2 Bảng danh sách các thiết bị trong từng nhóm của khu vực thêu kết

Xác định phụ tải tính toán nhóm 1

Các động cơ làm việc ở chế độ dài hạn do vậy ta không cần quy đổi

Tra sổ tay và lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0.4 – 500Kv có knc

Thiết bị có công suất cực đại : Pmax = 200 Kw

Thiết bị có công suất P 0.5Pmax là n1 = 2

Công suất của n1 thiết bị là :P1 = 400 kW

Tra bảng PLI 1 [ Trang 253 – Sách TKCCĐ – Ngô Hồng Quang & Vũ Văn Tẩm] có ksd = 0.6 ; cos = 0.7 tg 1.02

Áp dụng công thức ( 2.14 ) [Trang 14 – Sách TKCCĐ – Ngô Hồng

Xác định phụ tải tính toán của nhóm 3

Các động cơ làm việc ở chế độ dài hạn do vậy ta không cần quy đổi

Tra sổ tay và lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0.4 – 500Kv có knc =0.6

Thiết bị có công suất cực đại Pmax = 7.5 Kw

Thiết bị có công suất P 0.5Pmax là n1 = 15

Công suất của n1 thiết bị = 108.5 k W

Áp công thức (2.14 ) [ Trang 14 – Sách TKCCĐ – Ngô Hồng Quang & Vũ Văn Tẩm]

n* = : P* =

thay số n* = =0.52 ; p* = = 0.698

nhq = (n* ; p*) tra bảng PL I.5 [ Trang 255 – Sách TKCCĐ – Ngô Hồng Quang& Vũ Văn Tẩm] có = 0.82

Tra sổ tay tra cứu có ksd = 0.6 ; cos = 0.7 tg 1.02

Áp dụng công thức (2.16) [ Trang 14 – Sách TKCCĐ – Ngô Hồng Quang &

Xác định phụ tải nhóm 6

Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn do vậy ta không cần phải quy đổi Tổng số thiết bị n = 19

Tổng công suất là: = 175.5 kW

Thiết bị có công suất cực đại Pmax = 75 Kw

Thiết bị có công suất P 0.5Pmax là n1 = 2

Công suất của n1 thiết bị = 150 kW

Tra sổ tay tra cứu có ksd = 0.6 ; cos = 0.8 tg 0.75

Áp công thức (2.14 ) [ Trang 14 – Sách TKCCĐ – Ngô Hồng Quang & Vũ Văn Tẩm]

Kti – hệ số tải = 0.9 với thiết bị làm việc dài hạn

= 0.75 với thiết bị làm việc ngắn hạn Vậy : Ptt = 0.9 175.5 = 157.95 Kw

Qtt = Ptt tg = 157.95 0.75 = 118.462 kVAr

Xác định phụ tải nhóm 7

Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn do vậy ta không cần phải quy đổi Tổng số thiết bị n = 30

Tổng công suất là: = 162kW

Thiết bị có công suất cực đại Pmax = 30 kW

Thiết bị có công suất P 0.5Pmax là n1 = 4

Công suất của n1 thiết bị = 120 Kw

Tra sổ tay tra cứu có ksd = 0.6 ; cos = 0.8 tg 0.75

Áp công thức (2.14 ) [ Trang 14 – Sách TKCCĐ – Ngô Hồng Quang & Vũ Văn Tẩm]